Laserskanning för bättre beslut i skogsbruket - nu eller i framtiden?

Transkript

1 Laserskanning för bättre beslut i skogsbruket - nu eller i framtiden? Johan Holmgren SkogsGIS 9-10 april 2014 Foto: Lee Shand Laserskanner: TopEye, BLOM

2 Vilken information kan vi få?

3 Skattning av stamegenskaper Flygburna sensorer: Laserskanning Multi-spektrala flygbilder Stammätningar på provytor: Manuella fältmätningar Skördardata Markbaserad laserskanning Automatisk avgränsning av trädkronor Detektering av trädstammar (markbaserad skanning) Beräkna variabler och länka datakällor Skattningsmetoder Skattning av stamegenskaper för hela området

4 Skattning för trädsegment Bild: Åsa Persson, FOI

5 Skattning för trädsegment

6 Skattning för trädsegment

7 Identifiering av trädslag Holmgren, J., and Persson A Identifying species of individual trees using airborne laser scanning, Remote Sensing of Environment 90 (4):

8 Identifiering av trädslag Holmgren, J., Persson, Å., and Söderman, U Species identification of individual trees by combining high resolution LiDAR data with multi-spectral images, International Journal of Remote Sensing, 29(5):

9 Identifiering av trädslag Nya resultat på gång där vågformen används för klassning av trädslag

10 Fältmetoder som används idag Bild: Haglöf (

11 Parametriska metoder exempel regression Y (skog) Y (skog) X (sensor) X (sensor)

12 Icke-parametriska metoder exempel - knn X2 (sensor) Referens Okänd X1 (sensor)

13 Skattning på segmentsnivå (knn metod) Träning med manuella fältmätningar Utvärdering på stora provytor (20 m radie) Även skattning av storleksfördelning (höjd, DBH) Skattad variabel Rel. RMSE (%) Rel. bias (%) Virkesvolym Grundyta Grundytevägd medelhöjd Grundytevägd medelstamdiameter Stamantal Holmgren, J. and Lindberg, E Tree crown segmentation based on a geometric tree crown model for prediction of forest variables. Canadian Journal of Remote Sensing, 39:

14 Integrera data från skördare med data från fjärranalys Resultat från samarbete mellan Skogforsk och SLU

15 Laserdata & skördardata (referens) + heltäckande laserdata X2 (sensor) Referens Okänd Skattningar: heltäckande stamdata X1 (sensor)

16 Skattning på segmentsnivå (knn metod) Träning med skördardata (stam-filer) Utvärdering små bestånd (4 st provytor 10 m radie) Även skattning av storleksfördelning (höjd, DBH) Även skattning av stamdata (från skördaren) Skattad variabel Rel. RMSE (%) Rel. bias (%) Virkesvolym Medelhöjd Medelstamdiameter Stamantal Holmgren, J., Barth, A., Larsson, H. and Olsson, H Prediction of stem attributes by combining airborne laser scanning and measurements from harvesters, Silva Fennica, 46(2):

17 Skattning av virkesutbyte med laserskanning Projekt finansierat av Stiftelsen Nils och Dorthi Troëdssons forskningsfond Ersätta manuella fältmätningar med markbaserade sensorer Den flygburna skanningen tränas med markbaserad laserskanning

18 Ersätta manuella fältmätningar med markbaserade sensorer Foto: Andreas Barth, Skogforsk

19

20

21

22 Fortsatt FoU Skattning på segmentsnivå (knn metod) Träning med markbaserad laserskanning Utvärdering för provytor/bestånd De vanliga variablerna (volym, medeldiameter...) Även skattning av storleksfördelning (höjd, DBH) Även skattning av 3D stamprofiler Effektivisering av fältarbetet (2-3 minuter, position)

23 Flygburen laserskanning för bättre beslutsunderlag på enskilda fastigheter Projekt finansierat av Skogssällskapet Skapa mikrobestånd Skatta trädlistor för mikrobestånd Data skall kunna användas i Heureka-systemet Metoder som är lämpliga på mindre fastigheter Även laserdata med låg upplösning

24 Automatiskt skapa mikrobestånd Olofsson, K., and Holmgren, J Forest stand delineation from lidar point-clouds using local maxima of the crown height model and region merging of the corresponding Voronoi cells. Remote Sensing Letters, 5(3):

25 Egenskaper för varje cell

26 Sammasättning av celler

27 Segment för större område

28 Fortsatt FoU Fortsatt utveckling av metoder för att skapa mikrobestånd Metoder för att skatta trädlistor för mikrobestånd med ett så litet fältsampel som möjligt Undersöker effektiva sätt att styra fältsampel baserat på laserdata

29 Mobila sensorer Utveckla ett system för att mäta träd vid gallring Projekt finansierat av Brattåsstiftelsen Samarbete Skogforsk, FOI, SLU Projektet leds av Skogforsk FOI utvecklar system med billiga delar SLU utvecklar/implementerar metoder för att detektera och mäta träd

30 Positioneringssystem visuell SLAM SLAM = Simultaneous localization and mapping System utvecklat vid FOI, Linköping

31 Positionering: stereo-video Mätning: 2D laser 3D punktmoln skapas genom sensorns rörelse

32 Mobila sensorer

33 Mobila sensorer

34 Rotation av stammen

35 Mobila sensorer

36 Fjärranalysmetoder i skogsbruket Hur kan fjärranalys användas för att effektivisera traditionella inventeringar? Hur kan fjärranalys användas för att skatta variabler som tidigare inte varit möjliga att skatta och hur kan den nya informationen användas i skogsbruket?

37 Tack! Frågor? Fjärranalysavdelningen, SLU, Umeå